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<title>Go 数组比切片好在哪？ - 花落雨忧</title>

<meta property="og:title" content="Go 数组比切片好在哪？ - 花落雨忧">



    



    
    <meta property="description" content="大家好，我是煎鱼。
前段时间有播放一条快讯，就是 Go1.17 会正式支持切片（Slice）转换到数据（Array），不再需要用以前那种骚办法了，安全了许多。
但是也有同学提出了新的疑惑，在 Go 语言中，数组其实是用的相对较少的，甚至会有同学认为在 Go 里可以把数组给去掉。
数组相较切片到底有什么优势，我们又应该在什么场景下使用呢？
这是一个我们需要深究的问题，因此今天就跟大家一起来一探究竟， &amp;hellip;">
    <meta property="og:description" content="大家好，我是煎鱼。
前段时间有播放一条快讯，就是 Go1.17 会正式支持切片（Slice）转换到数据（Array），不再需要用以前那种骚办法了，安全了许多。
但是也有同学提出了新的疑惑，在 Go 语言中，数组其实是用的相对较少的，甚至会有同学认为在 Go 里可以把数组给去掉。
数组相较切片到底有什么优势，我们又应该在什么场景下使用呢？
这是一个我们需要深究的问题，因此今天就跟大家一起来一探究竟， &amp;hellip;">
    






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                            <article>
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                                    <div class="post-header">
                                        <h2 class="post-title">
                                            <a href="/posts/go/go-array-slice/">Go 数组比切片好在哪？</a>
                                        </h2>
                                        
                                        <div class="post-byline">Published on
                                            <a class="date" href="javascript:;">2021/09/17</a>
                                            
                                            
                                            
                                            
                                            
                                        
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                                    <div class="post-content">
                                        <p>大家好，我是煎鱼。</p>
<p>前段时间有播放一条快讯，就是 Go1.17 会正式支持切片（Slice）转换到数据（Array），不再需要用以前那种骚办法了，安全了许多。</p>
<p>但是也有同学提出了新的疑惑，在 Go 语言中，数组其实是用的相对较少的，甚至会有同学认为在 Go 里可以把数组给去掉。</p>
<p><img src="https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/9764cd832d1e4875953b66434beab8e4~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image" alt="图片"></p>
<p>数组相较切片到底有什么优势，我们又应该在什么场景下使用呢？</p>
<p>这是一个我们需要深究的问题，因此今天就跟大家一起来一探究竟，本文会先简单介绍数组和切片是什么，再进一步对数组的使用场景剖析。</p>
<p>一起愉快地开始吸鱼之路。</p>
<h2 id="数组是什么">数组是什么</h2>
<p>Go 语言中有一种基本数据类型，叫数组。其格式为：<code>[n]T</code>。是一个包含 N 个类型 T 的值的数组。</p>
<p>基本声明格式为：</p>
<pre><code>var a [10]int

</code></pre><p>代表的是声明了一个变量 a 是一个包含 10 个整数的数组。数组的长度是其类型的一部分，所以数组不能被随意调整大小。</p>
<p>在使用例子上：</p>
<pre><code>func main() {
 var a [2]string
 a[0] = &quot;脑子进&quot;
 a[1] = &quot;煎鱼了&quot;
 fmt.Println(a[0], a[1])
 fmt.Println(a)

 primes := [6]int{2, 3, 5, 7, 11, 13}
 fmt.Println(primes)
}

</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre><code>脑子进 煎鱼了
[脑子进 煎鱼了]
[2 3 5 7 11 13]

</code></pre><p>在赋值和访问上，数组可以针对不同的索引，进行单独操作。在内存布局上，数组的索引 0 和 1&hellip;是会在相邻区域，可直接访问。</p>
<h2 id="切片是什么">切片是什么</h2>
<p>为什么数组在业务代码似乎用的很少。因为 Go 语言有一个切片的数据类型：</p>
<p>基本声明格式为：</p>
<pre><code>var a []T

</code></pre><p>代表的是变量 a 是带有类型元素的切片T。通过指定两个索引（下限和上限）并用冒号隔开来形成切片：</p>
<pre><code>a[low : high]

</code></pre><p>在使用例子上：</p>
<pre><code>func main() {
 primes := [3]string{&quot;煎鱼&quot;, &quot;搞&quot;, &quot;Go&quot;}

 var s []string = primes[1:3]
 fmt.Println(s)
}

</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre><code>[搞 Go]

</code></pre><p>切片支持动态的扩缩容，不需要用户侧去关注，非常便利。更重要的一点是，切片的底层数据结构中本身就包含了数组：</p>
<pre><code>type slice struct {
 array unsafe.Pointer
 len   int
 cap   int
}

</code></pre><p>也就很多人笑称：<strong>在 Go 语言中数组已经可以下岗了，用切片就完事了</strong>&hellip;</p>
<p>你怎么看待这个说法的呢，快速思考你心中的答案。</p>
<h2 id="数组的优势">数组的优势</h2>
<p>在风尘仆仆介绍完数组和切片的基本场景后，在数组的优势方面，先了解一下官方的自述：</p>
<blockquote>
<blockquote>
<p>Arrays are useful when planning the detailed layout of memory and sometimes can help avoid allocation, but primarily they are a building block for slices.</p>
</blockquote>
</blockquote>
<p>非常粗暴间接：在规划内存的详细布局时，数组是很有用的，有时可以帮助避免分配，但主要是它们是分片的构建块。</p>
<p>我们再进一步解读，看看官方这股 “密文” 具体指的是什么，我们将该密文解读为以下内容进行讲解：</p>
<ul>
<li>
<p>可比较。</p>
</li>
<li>
<p>编译安全。</p>
</li>
<li>
<p>长度是类型。</p>
</li>
<li>
<p>规划内存布局。</p>
</li>
<li>
<p>访问速度。</p>
</li>
</ul>
<h3 id="可比较">可比较</h3>
<p>数组是固定长度的，它们之间是可以进行比较的，数组是值对象（不是引用或指针类型），你不会遇到 interface 等比较的误判：</p>
<pre><code>func main() {
 a1 := [3]string{&quot;脑子&quot;, &quot;进&quot;, &quot;煎鱼了&quot;}
 a2 := [3]string{&quot;煎鱼&quot;, &quot;进&quot;, &quot;脑子了&quot;}
 a3 := [3]string{&quot;脑子&quot;, &quot;进&quot;, &quot;煎鱼了&quot;}

 fmt.Println(a1 == a2, a1 == a3)
}

</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre><code>false true

</code></pre><p>另一方面，切片不可以直接比较，也不能用于判断：</p>
<pre><code>func main() {
 a1 := []string{&quot;脑子&quot;, &quot;进&quot;, &quot;煎鱼了&quot;}
 a2 := []string{&quot;煎鱼&quot;, &quot;进&quot;, &quot;脑子了&quot;}
 a3 := []string{&quot;脑子&quot;, &quot;进&quot;, &quot;煎鱼了&quot;}

 fmt.Println(a1 == a2, a1 == a3)
}

</code></pre><p>输出结果：</p>
<pre><code># command-line-arguments
./main.go:10:17: invalid operation: a1 == a2 (slice can only be compared to nil)
./main.go:10:27: invalid operation: a1 == a3 (slice can only be compared to nil)

</code></pre><p>同时数组可以作为 map 的 k（键），而切片不行，切片并没有实现平等运算符（equality operator），需要考虑的问题有非常多，例如：</p>
<ul>
<li>
<p>涉及浅层与深层比较。</p>
</li>
<li>
<p>指针与值比较。</p>
</li>
<li>
<p>如何处理递归类型。</p>
</li>
</ul>
<p>平等是为结构体和数组定义的，所以这类类型可以作为 map 键使用。切片没有平等的定义，有着非常根本的差距。</p>
<p>数组的可比较和平等，切片做不到。</p>
<h3 id="编译安全">编译安全</h3>
<p>数组可以提供更高的编译时安全，可以在编译时检查索引范围。如下：</p>
<pre><code>s := make([]int, 3)
s[3] = 3 // &quot;Only&quot; a runtime panic: runtime error: index out of range

a := [3]int{}
a[3] = 3 // Compile-time error: invalid array index 3 (out of bounds for 3-element array)

</code></pre><p>这个编译检查的帮助虽 “小”，但其实非常有意义。我是日常看到各大切片越界的告警，感觉都能背下来了&hellip;</p>
<p>万一这个越界是在 hot path 上，影响大量用户，分分钟背个事故，再来个 3.25，岂不梦中惊醒？</p>
<p>数组的编译安全，切片做不到。</p>
<h3 id="长度是类型">长度是类型</h3>
<p>数组的长度是数组类型声明的一部分，因此<strong>长度不同的数组是不同的类型</strong>，两个就不是一个 “东西”。</p>
<p>当然，这是一把双刃剑。其优势在于：可用于显式指定所需数组的长度。</p>
<p>例如：你在业务代码中想编写一个使用 IPv4 地址的函数。可以声明 <code>type [4]byte</code>。使用数组有以下意识：</p>
<ul>
<li>
<p>有了编译时的保证，也就是达到传递给你的函数的值将恰好具有4个字节，不多也不少的效果。</p>
</li>
<li>
<p>如果长度不对，也就可以认为是无效的 IPv4 地址，非常方便。</p>
</li>
</ul>
<p>同时数组的长度，也可以用做记录目的：</p>
<ul>
<li>
<p>MD5 类型，在 <code>crypto/md5</code>包中，<code>md5.Sum</code> 方法返回类型为的值，<code>[Size]byte</code> 其中 <code>md5.Size</code> 一个常量为16：MD5 校验和的长度。</p>
</li>
<li>
<p>IPv4 类型，所声明的 <code>[4]byte</code> 正确记录了有 4 个字节。</p>
</li>
<li>
<p>RGB 类型，所声明的 <code>[3]byte</code> 告诉有对每个颜色成分 1 个字节。</p>
</li>
</ul>
<p>在特定业务场景上，使用数组更好。</p>
<h3 id="规划内存布局">规划内存布局</h3>
<p>数组可以更好地控制内存布局，因为不能直接在带有切片的结构中分配空间，所以可以使用数组来解决。</p>
<p>例如：</p>
<pre><code>type Foo struct {
    buf [64]byte
}

</code></pre><p>不知道你是否有在一些 Go 图形库上见过这种不明所以的操作，例子如下：</p>
<pre><code>type TGIHeader struct {
    _        uint16 // Reserved
    _        uint16 // Reserved
    Width    uint32
    Height   uint32
    _        [15]uint32 // 15 &quot;don't care&quot; dwords
    SaveTime int64
}

</code></pre><p>因为业务需求，我们需要实现一个格式，其中格式是 &ldquo;TGI&rdquo;（理论上的Go Image），头包含这样的字段：</p>
<ul>
<li>
<p>有 2 个保留字（每个16位）。</p>
</li>
<li>
<p>有 1 个字的图像宽度。</p>
</li>
<li>
<p>有 1 个字的图像高度。</p>
</li>
<li>
<p>有 15 个业务 &ldquo;不在乎 &ldquo;的字节。</p>
</li>
<li>
<p>有 1 个保存时间，图像的保存时间为8字节，是自1970年1月1日UTC以来的纳秒数。</p>
</li>
</ul>
<p>这么一看，也就不难理解数组的在这个场景下的优势了。定长，可控的内存，在计划内存布局时非常有用。</p>
<h3 id="访问速度">访问速度</h3>
<p>使用数组时，其访问（单个）数组元素比访问切片元素更高效，时间复杂度是 O（1）。例如：</p>
<pre><code> var a [2]string
 a[0] = &quot;脑子进&quot;
 a[1] = &quot;煎鱼了&quot;
 fmt.Println(a[0], a[1])

</code></pre><p>切片就没那么方便了，访问某个位置上的索引值，需要：</p>
<pre><code> var a []int{0, 1, 2, 3, 4, 5}  
  number := numbers[1:3]

</code></pre><p>相对复杂些的，删除指定索引位上的值，可能还有小伙伴纠结半天，甚至在找第三方开源库想快速实现。</p>
<p>无论在访问速度和开发效率上，数组都占一定的优势，这是切片所无法直接对比的。</p>
<h2 id="总结">总结</h2>
<p>经过一轮的探讨，我们对 Go 语言的数组有了更深入的理解。总结如下：</p>
<ul>
<li>
<p>数组是值对象，可以进行比较，可以将数组用作 map 的映射键。而这些，切片都不可以，不能比较，无法作为 map 的映射键。</p>
</li>
<li>
<p>数组有编译安全的检查，可以在早起就避免越界行为。切片是在运行时会出现越界的 panic，阶段不同。</p>
</li>
<li>
<p>数组可以更好地控制内存布局，若拿切片替换，会发现不能直接在带有切片的结构中分配空间，数组可以。</p>
</li>
<li>
<p>数组在访问单个元素时，性能比切片好。</p>
</li>
<li>
<p>数组的长度，是类型的一部分。在特定场景下具有一定的意义。</p>
</li>
<li>
<p>数组是切片的基础，每个数组都可以是一个切片，但并非每个切片都可以是一个数组。如果值是固定大小，可以通过使用数组来获得较小的性能提升（至少节省 slice 头占用的空间）。</p>
</li>
</ul>
<p>与你心目中的数组的优势是否一致呢，欢迎大家在评论区进行讨论和交流。</p>
<p>我是煎鱼，咱们下期再见：）</p>
<h2 id="参考">参考</h2>
<ul>
<li>
<p>In GO programming language what are the benefits of using Arrays over Slices?</p>
</li>
<li>
<p>Why have arrays in Go?</p>
</li>
</ul>


                                        
                                        
                                        
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                    <p><span class="name">Lican</span></p>
                    <p class="intro">全栈开发者，爱好造轮子。</p>
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            <p>
                <script type="text/javascript">
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                                }
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                <a href="https://github.com/idoubi/gonews"
                    target="_blank">gonews</a>: &nbsp;Daily news for golang<br>
                
                <a href="https://github.com/idoubi/sql2struct"
                    target="_blank">sql2struct</a>: &nbsp;Generate go struct according to SQL<br>
                
                <a href="https://github.com/idoubi/goz"
                    target="_blank">goz</a>: &nbsp;Request library used in golang<br>
                
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